【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂控制领域，具体是一种基于iros的机械臂遥操作的实现方法及系统。
技术介绍
1、机械臂遥操作是一种控制机械臂运动和操作的技术，可以远程控制机械臂执行各种任务，涉及到多个领域，包括工业、医疗、军事、太空探索等。机械臂遥操作可以提高工作效率、降低风险、扩展人类能力范围，以及在各种领域中执行任务，其中人员难以进入或容易受到威胁的环境中特别有用。在太空领域，机械臂遥操作可以让宇航员在宇宙中执行各种任务，而不必亲自离开太空舱。在医疗领域，机械臂遥操作可以用于进行微创手术，如胸腔外科手术和神经外科手术。这种技术可以减少手术创伤，缩短康复时间，并提高手术的精确性。机械臂遥操作还可以用于处理危险环境下的任务，如处理化学品、辐射物质或在救援行动中搜寻幸存者。这可以减少人员接触风险，并提高任务的效率。
2、iros(intelligent robot operating system )是公司团队开发的一种智能机器人操作系统，对标业内广泛使用的开源机器人操作系统ros（robot operating system）,针对ros应用中实时性较差,不稳定、缺乏安全性等难以商用的缺点,采用完全自研方式,在提高安全性、可靠性的同时,性能较ros提高100倍以上，全面国产化替代ros。为满足一些机器人实时性更高的要求,基于开源linux内核进行实时性改造，开发实时操作系统rlinux,并与iros融合,使iros的平均实时性可达0.1毫秒。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技
2、为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于iros的机械臂遥操作的实现方法，包括以下步骤：
3、s01）、遥操作场景搭建，在空间内安装数个可发射激光的装置，对空间发射横竖两个方向扫射的激光，被定位的物体上放置了多个激光感应接收器，并且被定位物体固定在机械臂上，通过计算两束光线到达被定位物体的角度差，得到被定位物体的三维坐标，被定位物体在移动时三维坐标也随之变化，便得到了被定位物体的动作信息，完成动作的捕捉；
4、s02）、利用激光技术追踪被定位物体和机械臂在三维空间的坐标，建立被定位物体与机械臂坐标系转换关系，通过被定位物体实现对机械臂的遥操作。
5、进一步的，建立被定位物体与机械臂坐标系转换关系的过程为：
6、s21）、把被定位物体的中心点与机械臂法兰盘中心点重合，基于机械臂末端法兰盘中心点位置采样数据，为机械臂的采样位置，为被定位物体的采样位置，机械臂与被定位物体的采样位置关系为：
7、，
8、其中为被定位物体与机械臂系统坐标系转换的旋转矩阵，为被定位物体与机械臂系统坐标系转换的平移矢量；
9、被定位物体与机械臂系统的坐标系转换为：
10、；
11、s22）、使用两组数据进行矩阵m的构建，
12、，
13、其中n表示采样的总次数，为机械臂第i次的采样位置，为的平均值，为被定位物体第i次的采样位置，为的平均值；
14、s23）、对矩阵m进行奇异值分解，
15、，
16、其中u、s、v表示对矩阵m进行奇异值分解得到的三组矩阵；如果，则；如果，把v的任意一列改变正负号，，计算完成后，通过，得到，从而得到；
17、s24）、设遥操作中心点到机械臂底盘的中心点的转换矩阵为，根据位置平移，,遥操作的中心点到机械臂的转换关系为,通过被定位物体的坐标位置计算出机械臂的坐标位置，从而完成遥操作。
18、进一步的，本方法基于iros环境，运行cansendmechanicalarm和appmechanicalarm两个节点，cansendmechanicalarm节点负责从canrecvtopic中获取机械臂控制消息,并通过can协议发送到机械臂上，控制机械臂运行；appmechanicalarm节点负责将机械臂控制消息发送到cansendtopic中，并通过libmacp.so动态库和共享内存方式与cansendmechanicalarm节点进行通信。
19、进一步的，appmechanicalarm节点与cansendmechanicalarm节点的通信内容包括：启动、停止、设置cansendmechanicalarm节点消息发送间隔、读取最近的一条缓存消息。
20、进一步的，cansendmechanicalarm节点由iros提供，appmechanicalarm节点为应用开发者开发。
21、进一步的，所述可发射激光的装置为htc vive定位器，被定位物体为htc vive追踪器。
22、本专利技术还公开了一种基于iros的机械臂遥操作的实现系统，本系统用于实现上述方法。
23、本专利技术的有益效果：本文提出的是一种基于iros的机械臂遥操作的实现方法及系统，其主要创新点是机械臂利用iros系统实现了机械臂遥操作功能。首先利用激光追踪技术来实现遥控场景的搭建，其次计算遥控手柄与机械臂之间的转换关系，从而进一步求得整个遥操作系统的坐标转换关系，最后利用此转换关系完成遥控手柄对机械臂的遥操作。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于IROS的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于IROS的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：建立被定位物体与机械臂坐标系转换关系的过程为：
3.根据权利要求1所述的基于IROS的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：本方法基于IROS环境，运行canSendMechanicalArm和AppMechanicalArm两个节点，canSendMechanicalArm节点负责从canRecvTopic中获取机械臂控制消息,并通过can协议发送到机械臂上，控制机械臂运行；AppMechanicalArm节点负责将机械臂控制消息发送到canSendTopic中，并通过libmacp.so动态库和共享内存方式与canSendMechanicalArm节点进行通信。
4.根据权利要求3所述的基于IROS的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：AppMechanicalArm节点与canSendMechanicalArm节点的通信内容包括：启动、停止、设置canSendMechanicalArm节点消息发
5.根据权利要求3所述的基于IROS的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：canSendMechanicalArm节点由IROS提供，AppMechanicalArm节点为应用开发者开发。
6.根据权利要求1所述的基于IROS的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：所述可发射激光的装置为htc vive定位器，被定位物体为htc vive追踪器。
7.一种基于IROS的机械臂遥操作的实现系统，其特征在于：本系统用于实现权利要求1-6所述方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于iros的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于iros的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：建立被定位物体与机械臂坐标系转换关系的过程为：
3.根据权利要求1所述的基于iros的机械臂遥操作的实现方法，其特征在于：本方法基于iros环境，运行cansendmechanicalarm和appmechanicalarm两个节点，cansendmechanicalarm节点负责从canrecvtopic中获取机械臂控制消息,并通过can协议发送到机械臂上，控制机械臂运行；appmechanicalarm节点负责将机械臂控制消息发送到cansendtopic中，并通过libmacp.so动态库和共享内存方式与cansendmechanicalarm节点进行通信。
【专利技术属性】
技术研发人员：谭雯，赵洪宇，刘鹏，李朝铭，刘来波，崔欣，姬克勇，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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